Изоляция кабеля как конденсатор Часть 3 (часть 1, часть 2)

Проще говоря, все изоляторы обладают способностью заряжаться электрически. Изоляция кабеля заряжается за счет переменной формы сигнала, проходящего через проводник, и когда сигнал снимается, изоляция высвобождает свой заряд обратно в проводник, несущий сигнал, точно так же, как конденсатор.

Свойства изоляции кабеля

Это тип материала — состав и его толщина и определяют, в какой степени она будет поглощать заряд и как этот заряд будет накапливаться и высвобождаться. Таким образом, каждый кабель обладает способностью удерживать заряд внутри себя, и это измеримое свойство, обычно измеряемое в пикофарадах и называемое «диэлектрическими потерями» или «диэлектрическим поглощением».

Поскольку для того, чтобы изоляция кабеля достигла заряженного состояния, а затем для ее разрядки требуется время, этот промежуток времени эффективно мешает передаче сигнала через основной проводник. Мы можем измерить этот эффект, посылая цифровые импульсы прямоугольной формы через проводник и наблюдая за импульсами, выходящими из проводника. Импульсы, прошедшие через кабель с высокой емкостью, выходят из кабеля и больше похожи на «пилообразный» сигнал, а не на прямоугольные формы.

Пиковые амплитуды волны уменьшаются, поскольку из сигнала забирается энергия для зарядки изоляции. Дополнительные «пики», на пилообразной форме волны, создаются, когда изоляция кабеля разряжает напряжение обратно в сигнал.

Расстояние между пиками в этом сигнале является временным значением, SO:

• При прохождении по кабелю часть исходного сигнала удаляется и сохраняется изоляцией.
• Через некоторый более поздний интервал сохраненный сигнал разряжается обратно в проходящий сигнал источника.
• Поскольку часть исходного сигнала, из которой был удален сохраненный сигнал, теперь прошла через провод, сохраненная часть сигнала высвобождается обратно в ту часть сигнала, которой она, естественно, не принадлежит.

  

Очевидно, что это все связано с частотой сигнала и происходит очень быстро во временной области, но все же:
Вы слышали термины «размазывание» и «мутное звучание» как атрибуты звуков кабелей? Теперь вы знаете, чем вызваны эти эффекты. Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод: чем ниже емкость кабеля, тем лучше он работает (на слух) на более высоких частотах.

СКИН-эффект кабеля

Вероятно, это наименее понятная из аномалий, связанных со свойствами кабеля, и ее, несомненно, слышно. Скин-эффект — довольно сложное явление, и я не буду здесь вдаваться в подробности, так что поищите в поисковиках, если вам нужно узнать больше. По сути, различные частоты переменного сигнала проходят через разные слои проводника, причем более высокие частоты обычно имеют тенденцию течь в основном вблизи внешней поверхности проводника.

Таким образом, более высокие частоты сигнала отодвигаются от центра к поверхности, что имеет нежелательные последствия в виде увеличения эффективного сопротивления проводника, поскольку для прохождения сигнала доступно меньше проводящего материала. Он также помещает более высокие частоты в более близкую физическую близость к изоляции проводника, поэтому емкостный эффект на более высоких частотах отличается от эффекта на более низких частотах.

Звуковое проявление в кабеле, спроектированном без должного учета скин-эффекта, может заключаться в чрезмерной яркости или резкости на верхних частотах.

RFI/EMI

Это та среда, в которой находится кабель, подверженный воздействию радиочастотных помех и электромагнитного излучения.

Чтобы помочь вам объединить все это в полезный формат, просто представьте на мгновение 2 акустических кабеля

1. Толстый и массивный с жирной изоляцией в виде шланга и прочным, сильноточным многожильным проводником.
2. Проводник небольшого сечения с очень тонкой изоляцией, которую можно буквально царапать ногтем.

   

Теперь подумайте о импедансе и то, как на него влияет диаметр проводника; емкость и ее связь с изолятором кабеля; скин-эффект и его связь с диаметром проводника и взаимодействием близости высокочастотного сигнала к изоляции (диэлектрику).

Очевидно, что два разных подхода к проектированию кабеля:

1.  толстый проводник, сверхпрочная изоляция,
2.  маленький тонкий проводник, почти полное отсутствие изоляции кабеля,

будут иметь два совершенно разных набора электрических свойств, взаимодействующих с аудиосигналом, и каждый из них будет по-разному влиять на звук.

Итак, у нас есть кабель с некоторыми электрическими параметрами, указанными производителем, и теперь мы понимаем, как все это работает, поэтому теперь мы можем рассчитать, как будет звучать кабель, верно?

Но ведь

Звуковой кабель является активным компонентом трехкомпонентной электрической системы!?

И как конкретный кабель влияет на общий звук, будет зависеть не только от самого кабеля, но и от того, что в него подается и на что подается кабель.

Таким образом, учитывая наш пример с парой кабелей RCA между предусилителем и усилителем мощности: то, как кабель влияет на звук системы в целом, будет зависеть не от самого кабеля, а как минимум от трех важных вещей, две из которых имеют ничего общего с самим кабелем:

• Электрические свойства выхода предусилителя (его выходное сопротивление)
• Электрические свойства кабеля (все измеряемые величины, о которых я говорил выше)
• Электрические свойства усилителя мощности (его входное сопротивление)

• Предусилитель является активным компонентом и имеет выходное сопротивление, которое по сути представляет собой полное сопротивление его внутренней схемы, отображаемое на его выходе.
• Усилитель мощности имеет входное сопротивление на входных клеммах, которое также по сути представляет собой полное сопротивление его внутренней схемы, как оно появляется на входе.
• Аудиооборудование с фонокорректорами обычно работает по так называемой концепции согласования напряжения, при которой очень низкий выходной импеданс предназначен для присутствия на источнике (в данном случае предусилителе) и гораздо более высоком входном импедансе на усилителе мощности.

Основное правило проектирования аудиосхем предов заключается в том, что выходное сопротивление предусилителя должно быть как минимум в 10 раз ниже входного сопротивления усилителя мощности.

Итак, с нашим трио активных компонентов мы имеем изолированную электрическую «систему», в которой предусилитель и усилитель мощности взаимодействуют с кабелем, соединяющим их вместе, а сам кабель обладает активными свойствами, которые влияют на электрическую систему в целом.

ВЫ разобрались в практической проблеме всего этого?

НО как, мы должны знать, какой кабель обладает необходимыми электрическими свойствами, которые будут работать согласованно с двумя активными компонентами, которые он соединяет вместе? То есть мы по сути подразумеваем, что составной эффект должен хорошо звучать для наших ушей и мозга!

Ответ: мы этого не делаем.

Мы думаем, что знаем о кабеле определенные правила, которые являются желательными элементами его конструкции и устройства.

Например, мы обычно думаем, что нам лучше подойдет кабель с меньшей емкостью. Это может побудить нас выбрать кабель с изолятором с низкой диэлектрической постоянной, например тефлоном. Поскольку емкость зависит от длины кабеля, мы стараемся сделать его «как можно короче».

В целом мы думаем, что проводник с более низким сопротивлением сделает наш кабель более качественным, чем кабель с более высоким сопротивлением и импедансом. Поэтому мы выбираем в качестве проводника бескислородную медь или серебро и обращаем внимание на длину кабеля, его сечение и, следовательно, на его общее сопротивление.

Но это лишь некоторые из основных электрических свойств сложной электрической системы. Мы не можем знать, как каждый кабель будет вести себя в таких областях, как скин-эффект при передаче переменного аудиосигнала. А как насчет чувствительности к электромагнитным и радиочастотным помехам в нашем серебряном проводе с тефлоновой изоляцией без внешнего экранирования? В наше уравнение входит слишком много неизвестных переменных со слишком малым количеством электрических констант.

Конечным результатом является то, что мы МОЖЕМ проявлять должную осмотрительность при выборе наших кабелей, изучая их электрические свойства, читая субъективные отзывы других, использующих кабель в совершенно другой системе, платя гораздо больше, чем это имеет смысл, в надежде, что больше денег означает лучшее качество звука и т. д., но все, что мы можем сделать, — это просто надеяться на лучшее.

Прогрев кабеля

Но, если наш новый кабель за 10 000 руб за 1 метр звучит дерьмово, еще не все потеряно. Помните, что кабелям нужно время для обкатки (прогрева). Даже если вы их немного переместите, им потребуется некоторое время, чтобы «приспособиться», прежде чем они начнут работать с максимальной эффективностью. На самом деле это означает, что вы даете своим ушам и мозгу время адаптироваться к особенностям вашего нового шума.

Период обкатки (прогрев кабеля) больше связан с тем, чтобы дать нашим слуховым системам время адаптироваться к конкретному звуку, чем с выравниванием вещей на субатомном уровне для более эффективного прохождения сигнала, как нас заставляют верить. Я не говорю, что прогрева не существует, просто вероятность того, что это опыт.

Хороший способ справиться с проблемой прогрева кабеля — просто не слушать систему, пока «готовятся» новые кабели/компоненты, чтобы, когда вы, наконец, начнете процесс оценки-времени как причина резкого звука ваших дорогих новых кабелей.

Но что же происходит, когда мы выбираем наш кабель для звука из множества доступных, и комбинация всех его электрических свойств при добавлении в нашу систему делает общий звук хуже, чем при использовании более дешевого кабеля, который он заменил? Ответ прост. Если это звучит плохо, то это плохо. Не то чтобы это «плохой» кабель, просто он плохо работает в вашей системе. Так что избавьтесь от него.

Помните, мы уже предположили, что сумма всех различных электрических взаимодействий между кабелем и сигналом равна характеристическому свойству кабеля и что влияние на звук будет зависеть не только от кабеля, но и от того, как кабель взаимодействует с тем, что в него подается и с чем он подается.

Итоги

Основные моменты, которые должны бросаться вам в глаза прямо сейчас, заключаются в том, что вы не можете предсказать звуковые характеристики, изучая электрические характеристики кабеля. Вы даже не можете смело отказаться от кабеля, в котором использованы нетрадиционные материалы или концепции дизайна, как от худшего по звуку, не опробовав его сначала в своей системе.

Единственный способ узнать наверняка, какой аудиокабель звучит хорошо, а какой нет, — попробовать его в своей системе.

ЦЕНА кабеля – высокая или низкая!?

ДОРОГОЙ КАБЕЛЬ

Если речь идет о дорогом аудиокабеле, скажем, о том, который стоит более 3000 руб за 1м: сумма всех различных электрических взаимодействий между кабелем и сигналом равна характеристическому свойству кабеля.

Независимо от того, работает ли конкретное характеристическое свойство этого кабеля между двумя вашими компонентами в вашей системе, судя по вашим ушам, используя способность вашего мозга к объективному и субъективному наблюдению и способность вашего мозга категорически и решительно решать, «звучит ли что-то хорошо», является вопросом невозможно определить только по техническим характеристикам, вы должны прислушаться к ним, чтобы принять решение.

ДЕШЕВЫЙ КАБЕЛЬ

При наличии недорогого аудиокабеля, скажем, такого, который стоит 600 руб за 1 м: сумма всех различных электрических взаимодействий между кабелем и сигналом равна характеристическому свойству кабеля. Независимо от того, работает ли конкретное характеристическое свойство этого кабеля между двумя вашими компонентами в вашей системе, судя по вашим ушам, используя способность вашего мозга к объективному и субъективному наблюдению и способность вашего мозга категорически и решительно решать, «звучит ли что-то хорошо», является вопросом невозможно определить только по техническим характеристикам, вы должны прислушаться к ним, чтобы принять решение.

НО вы не можете судить о кабеле по его характеристикам или концепции дизайна, и нет абсолютно никакой логической причины, почему дешевый кабель не улучшит звук дорогого кабеля, если его поместить между двумя компонентами вашей системы.

Моя рекомендация всем тем кто ищет идеальный кабель в свою систему

Кто рассматривает возможность покупки аудиокабелей, — приобрести пару высококачественных кабелей, которые соответствуют потолку вашего бюджета, кабели с хорошими отзывами и приобрести 10 пар недорогих кабелей.

Затем послушайте их всех как можно более контролируемо и критично.

После этого просто держите их у себя, те которые звучат лучше всего в вашей системе.

Удачи найти свой идеальный кабель дорогой или дешевый кабель…